[实用新型]电机铁芯轴向导热系数测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及导热系数测试技术领域，具体涉及电机铁芯轴向导热系数测试装置。

背景技术

新能源汽车的发展既能应对能源和环境挑战，也是推动传统汽车产业转型升级、加快经济发展方式转变的战略举措。驱动电机是新能源汽车的核心部件，其性能对新能源汽车有直接而重要的影响。其中电机的工作温度直接影响着电机效率、可靠性和使用寿命。在设计电机时对电机进行温度仿真能有效预测电机的温升，降低电机因温升过高影响性能的风险。因此建立准确的电机温度场仿真模型对电机的设计至关重要。其中，电机铁芯的导热系数是温度场仿真模型的一个重要参数。因为铁芯整体是由硅钢片叠压而成，其导热系数是各向异性的，在轴向上硅钢片与硅钢片之间存在间隙，且其表面覆盖有绝缘漆，很难由等效公式求出铁芯整体的轴向导热系数。所以研究一种能准确测量电机铁芯轴向导热系数的装置具有重要意义。

对材料导热系数的测量主要分为两大类，即非稳态法和稳态法。非稳态法根据原理又分为：热线法、激光闪射法和平面热源法三种。以激光闪射法为例，其原理是用一束激光打在样品上表面，用红外检测器测试样品下表面的温度变化，实际测得的数据是样品的热扩散率，通过与标准样品的比较得到样品的密度和比热，通过公式可计算得到样品的导热系数。此方法最大的优点是耗时短，仅几秒钟就能得到结果，但因为激光法测试的是热扩散率，数学模式建立在各向同性材料的基础上，所以它不适合多层结构、各项异性材料。同样的，由于非稳态法的测量过程需由材料的密度或比热获取或通过计算得到，只适合用于密度均匀的材料。电机铁芯是由硅钢片叠加而成，其导热系数为各向异性，因此非稳态法并不适用。稳态法的测试方法主要为保护平板法。它是将待测样品放在加热源和冷却装置中间，当温度分布达到稳定后，通过测量流过样品的热流密度和温度梯度计算出材料的导热系数。计算公式为：

式子中λ为样品导热系数，q为热流密度，δ为样品厚度，t_i为热源端温度，t₀为冷却端温度，Q为单位时间传热量，F为传热面积，该原理适用于测量电机铁芯轴向的导热系数。在理想状态下，热源的所有热量通过待测样品传递到冷却端，但是实际上不可避免会有一部分热量从其他方向散出，降低了测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机铁芯轴向导热系数测试装置，用以减少电机铁芯热量在径向的损失，使测量数据更加精确。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

电机铁芯轴向导热系数测试装置，包括：加热单元、水冷单元和温度信息采集单元；加热单元包括：主加热器和辅助加热器，主加热器对待测电机铁芯进行加热，辅助加热器包围待测电机铁芯进行辅助加热；主加热器紧贴待测电机铁心的轴向的一端，水冷单元紧贴待测电机铁心的轴向的另一端；温度信息采集单元包括热电偶和无线温度采集仪；待测电机铁芯和主加热器之间、待测电机铁芯和水冷单元之间均设有热电偶。

在可选的实施例中，水冷单元包括水冷板，水冷板紧贴待测电机铁芯的上端，主加热器紧贴待测电机铁芯的下端。采用上述结构后，水冷板对待测电机铁芯轴向的一侧及时进行散热，使铁芯温度尽快达到平衡状态。

在可选的实施例中，水冷单元还包括水箱和水泵，水冷板内部设有S型水道，S型水道、水箱和水泵连通形成一个循环回流。采用上述结构后，水冷板会维持在一个较低温度的状态，以保证其散热效果。

在可选的实施例中，加热单元还包括石英棉，石英棉将主加热器和待测电机铁芯进行包裹，并进行定位。采用上述结构后，石英棉起到隔热的效果，可以减少待测电机铁芯径向的热量损失，使测量数据更加精确。

在可选的实施例中，加热单元还包括电木基座，主加热器和辅助加热器均安装于电木基座。采用上述结构后，电木基座可以起到隔热的效果，可以减少主加热器的热量损失，提高测量数据的精确度。

在可选的实施例中，电机铁芯轴向导热系数测试装置还包括加热控制系统，加热控制系统包括两个电路，功率计、可调变压器、电源和温控仪，主加热器、功率计、可调变压器和电源依次连接构成一个电路，辅助加热器、温控仪和电源依次连接构成另一个电路。采用上述结构后，通过控制可调节变压器对主加热器的输入功率进行调节，并从连接的功率计读出加热功率；利用温控仪可以将辅助加热器的加热温度调节到和主加热器的加热温度相近。

在可选的实施例中，热电偶的数量为多个，热电偶在待测电机铁芯的端面均匀分布；无线温度采集仪与所有热电偶均无线连接。采用上述结构后，利用无线温度采集仪可以读出热电偶的测量数据。